基于人工免疫算法的污水处理系统节能优化

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2013.08.006

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2013, Vol. 41 ›› Issue (8): 34-40.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2013.08.006

• 电子、通信与自动控制 • 上一篇下一篇

基于人工免疫算法的污水处理系统节能优化

许玉格宋亚龄罗飞张雍涛曹涛

华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州 510640

收稿日期:2013-01-09 修回日期:2013-03-08 出版日期:2013-08-25 发布日期:2013-07-01
通信作者: 许玉格(1978-)，女，博士，副教授，主要从事复杂系统的智能控制和优化研究． E-mail:xuyuge@scut.edu.cn
作者简介:许玉格(1978-)，女，博士，副教授，主要从事复杂系统的智能控制和优化研究．
基金资助:
广东省自然科学基金资助项目(10151064101000075，S2011010001153);广州市珠江科技新星项目(2011J2200084)

Energy- Saving Optimization of Wastewater Treatment System Based on Artificial Immune Algorithm

Xu Yu- ge Song Ya- ling Luo Fei Zhang Yong- tao Cao Tao

School of Automation Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2013-01-09 Revised:2013-03-08 Online:2013-08-25 Published:2013-07-01
Contact: 许玉格(1978-)，女，博士，副教授，主要从事复杂系统的智能控制和优化研究． E-mail:xuyuge@scut.edu.cn
About author:许玉格(1978-)，女，博士，副教授，主要从事复杂系统的智能控制和优化研究．
Supported by:
广东省自然科学基金资助项目(10151064101000075，S2011010001153);广州市珠江科技新星项目(2011J2200084)

摘要/Abstract

摘要： 针对污水生化处理过程节能优化控制中，如何确定控制变量最优设定值的关键问题，提出一种基于人工免疫算法的污水生化处理系统节能优化控制策略．在前置反硝化的活性污泥污水生化处理基准模型 BSM1 仿真平台上，建立好氧池溶解氧浓度和缺氧池硝酸氮浓度的 PI 控制器，提出以出水水质指标为约束条件、以鼓风能耗和泵送能耗最小为优化目标的控制方案．采用具有全局优化能力的人工免疫算法，计算控制器的最优设定值，让控制器跟随优化设定值对氧传递系数和内回流量进行控制．用 3 种不同天气条件下的入水数据进行仿真实验，结果证明了该算法的有效性和鲁棒性．

关键词: 污水处理, 节能优化, 基准模型, 人工免疫

Abstract:

In this paper,an energy- saving optimization control strategy of the biochemical process of wastewater is proposed to determine the optimal setting values of the control variables based on the artificial immune algorithm.First,two PI controllers respectively for the dissolved oxygen concentration of the aerobic tank and the nitrate nitro-gen concentration of the anoxic tank are established on the benchmark simulation platform BSM1,which is used in describing the biochemical treatment process of the pre- denitrification activated sludge wastewater system.Next,a control scheme is presented to meet the effluent standards with minimal aeration and pumping energy consumption.Then,the optimal setting values of the PI controllers are evaluated by using the artificial immune algorithm of global optimization,and both the oxygen transfer coefficient and the internal flow rate are controlled by making the contro-ller follow the setting values.Finally,simulation experiments are conducted by using the data of the influent flow rate under three kinds of weather conditions.The results show that the proposed algorithm is effective and robust.

Key words: wastewater treatment, energy- saving optimization, benchmark model, artificial immune

中图分类号:

TP 18

许玉格宋亚龄罗飞张雍涛曹涛. 基于人工免疫算法的污水处理系统节能优化[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(8): 34-40.

Xu Yu- ge Song Ya- ling Luo Fei Zhang Yong- tao Cao Tao. Energy- Saving Optimization of Wastewater Treatment System Based on Artificial Immune Algorithm[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2013, 41(8): 34-40.

[1]	方港, 袁珑华, 王晓明, 等. 基于集合卡尔曼-Elman网络的软测量建模方法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(8): 126-136.
[2]	郑亚晶, 李耀辉, 李雨恒, 等. 再生制动条件下地铁列车运行图的节能优化[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(7): 1-7.
[3]	李东, 黄道平, 许翀, 等. 基于协同训练的集成自适应GPR-RVM多输出模型研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(6): 100-108.
[4]	程洪超, 吴菁, 刘乙奇, 等. 面向污水处理过程的预测元-RVM 故障诊断建模[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(3): 10-17.
[5]	刘刚, 王漠, 董伟星, 等. 改进的粒子群变异算法在建筑节能优化中的应用[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(10): 48-55.
[6]	闫军威黄琪周璇. 基于Double-DQN的中央空调系统节能优化运行[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(1): 135-144.
[7]	许玉格赖春伶罗飞. 基于不平衡分类的Bagging集成污水处理故障诊断[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(8): 107-115.
[8]	周璇刘国强闫军威王晓佩. 多建筑类型集中供热系统的节能优化策略 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(4): 75-84.
[9]	许玉格刘莉罗飞. 基于自优化的多属性高斯核函数相关向量机方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(1): 88-94.
[10]	徐杨林琪李东. 改进的面向流程挖掘的日志数据融合方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(1): 112-117.
[11]	浦跃武许小马王斯尧吴捷捷魏成. 新型生物膜反应器处理传统村落生活污水的挂膜研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(3): 142-148.
[12]	黄道平邱禹刘乙奇李艳. 面向污水处理的数据驱动故障诊断及预测方法综述[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(3): 111-120,129.
[13]	许玉格曹涛罗飞. 基于相关向量机的污水处理出水水质预测模型[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2014, 42(5): 103-108.
[14]	林梅金罗飞许玉格. 基于蛙跳粒子群算法的污水生化处理优化控制[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(9): 51-57.
[15]	黄爱华蒲洪彬李伟光侯跃恩. 基于人工免疫机理和LS-SVM 的顾客需求重要度预测[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(1): 89-94.

基于人工免疫算法的污水处理系统节能优化

Energy- Saving Optimization of Wastewater Treatment System Based on Artificial Immune Algorithm

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价